[发明专利]晶体及其铸造方法和装置

权利要求书

1.制造晶体、特别是单晶体的方法，包括提供无底坩埚套或底壁有缺口的坩埚，在坩埚套的底部或坩埚的底壁缺口处放置至少一个籽晶，与坩埚套一起形成晶体原料熔体在其中凝固的坩埚，熔化所述的籽晶的一部分使其成为与剩余籽晶的固体表面相接触的晶体原料熔体的一部分，冷却熔体使其沿籽晶未熔化的固态表面凝固，并使凝固的界面逐渐远离籽晶中心。

2.根据权利要求1的方法，在籽晶面向所述的坩埚套或坩埚腔体的至少部分表面以外，设置热绝缘区域，将至少部分晶体原料置于所述的坩埚腔体内的所述热绝缘区域外与籽晶隔开的另一侧，加热熔化所述的晶体原料和籽晶的一部分，形成连成一体的与籽晶的固态部分接触的熔体，冷却熔体使其沿籽晶未熔化的固态表面凝固。

3.根据权利要求2的方法，其中，所述的热绝缘区域包含有任选自以下一组材料中的至少一种：至少一个具有确定形状的连续固体实体、至少一个形成了一个形状的多孔隙的固体实体、许多非连续的固体材料。

4.根据权利要求2的方法，其中，所述的热绝缘区域包含的许多非连续的固体材料为任选自纤维、中空纤维、颗粒、中空颗粒或粉末状材料中的至少一种。

5.根据权利要求2的方法，其中，在所述的热绝缘区域和籽晶之间，还包含有任选自块状、纤维、中空纤维、颗粒、中空颗粒、中空块或粉末状原料的至少一种晶体原料。

6.根据权利要求2～5的方法，其中，所述的热绝缘区域包含有任选自以下一组材料中的至少一种：碳或石墨材料、晶体原料、含有晶体原料构成成分包含的元素的材料、构成坩埚套内壁的材料、构成坩埚(套)内壁脱离涂层的材料、含有坩埚(套)内壁的构成成分包含的元素的材料、含有坩埚(套)内壁脱离涂层的构成成分包含的元素的材料、其他氧族元素化合物、其他碳族元素化合物、其他氮族元素化合物、其他硼化物、其他III和V族元素之间的化合物。

7.根据权利要求2～5的方法，其中，包括检测所述的热绝缘区域的材料的形态和/或位置的变化，当其与预先设置的参数符合时，启动或延迟一个预定的时间启动凝固步骤。

8.根据权利要求2～5的方法，其中，在晶体原料几乎完全熔化成熔体后，构成所述的热绝缘区域的材料从熔体的下部浮起到熔体表面并覆盖熔体的至少部分表面。

9.根据权利要求1～5的方法，其中，所述的籽晶下方设置有和籽晶的尺寸或形状相对应或按比例相似的热传导体。

10.根据权利要求1～5的方法，其中，所述的籽晶覆盖所述的坩埚腔体底部面积的0.1～99.9％、优选1～10％。

11.根据权利要求10的方法，其中，凝固初期，在所述的籽晶所在部位还提供以籽晶中央为低温点的水平径向温度梯度分布热场。

12.铸造晶体的装置，所述的装置包括：

无底或漏底坩埚，用于支撑所述的坩埚的部位，其中，晶体材料的熔体在所述的无底或漏底坩埚中凝固；

覆盖所述的坩埚底部的均热部位或导热部位；

坩埚侧壁外的发热器；

包围坩埚侧壁底部的绝热部位。

13.根据权利要求12所述的铸造晶体的装置，其中，位于坩埚侧壁的发热器的下边缘，不低于、优选高于所述的绝热部位的上边缘。

14.铸造晶体的装置，所述的装置包括：

无底或漏底坩埚，用于支撑所述的坩埚的部位，其中，晶体材料的熔体在所述的坩埚中凝固；

面向坩埚底部并列的至少一个均热部位或导热部位和至少一个绝热部位，其中，所述的其中一个绝热部位包围所述的均热部位或导热部位的周边。

15.铸造晶体的装置，所述的装置包括：

无底或漏底坩埚，用于支撑所述坩埚的部位，其中，晶体材料的熔体在所述的坩埚中凝固；

面向所述的坩埚底部的并列的至少2个导热部位，其中，一个导热部位面对坩埚底部放置的籽晶，另一个导热部位围绕其周边，其中，所述的面对坩埚底部放置的籽晶的导热部位的导热性高于所述的另一个导热部位。

16.根据权利要求15的装置，其中，所述的面对坩埚底部放置的籽晶的导热部位的厚度薄于所述的另一个导热部位。